Research Interests

고령화 사회의 가속화와 함께 개인 맞춤형 헬스케어에 대한 수요가 증가하면서, 개인의 해부학적 구조와 보행 특성을 정확히 반영한 바이오헬스 제품의 중요성이 커지고 있습니다.

적층제조 기반 바이오헬스 기술은 인체 구조와 생체역학적 특성을 정밀하게 구현할 수 있어, 맞춤형 헬스케어를 실현할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 본 연구에서는 적층제조의 설계 자유도를 활용하여 개인 맞춤형 인솔을 개발하고, 개별 발 형상에 따른 구조적·기계적 특성을 체계적으로 분석합니다.

정밀하게 획득된 발 형상은, CAD 기반 설계 과정을 거쳐 개인 맞춤형 인솔 디자인으로 구현됩니다. 또한 보행 시 반복적으로 발생하는 하중과 장시간 서 있는 환경을 고려하여, 충격을 효과적으로 분산·흡수할 수 있는 구조 설계를 적용합니다.

이를 통해 반복적인 보행 조건에서도 안정적인 하중 재분배가 가능하도록 하며, 보행 안정성 향상과 피로 감소를 유도합니다.

궁극적으로 본 연구는 보행 안정성 향상, 피로 감소, 관절 하중 완화와 같은 바이오헬스 효과를 제공하는 개인 맞춤형 인솔 제품을 개발하고, 적층제조 기술을 활용한 맞춤형 헬스케어의 새로운 가능성을 제시하는 것을 목표로 합니다.

As aging societies and the demand for personalized healthcare continue to grow, the importance of bio-health products that accurately reflect individual anatomy and gait characteristics is increasing.

Additive-manufacturing-based bio-health technologies offer strong potential for personalized healthcare by precisely capturing anatomical structures and biomechanical features. We use the design freedom of additive manufacturing to develop customized insoles and to systematically analyze the structural and mechanical behavior associated with individual foot geometry.

Precisely acquired foot geometries are translated into personalized insole designs through CAD-based workflows. We further integrate structural architectures that effectively distribute and absorb impact loads generated during walking, enabling stable load redistribution under repetitive gait and prolonged standing conditions.

Ultimately, we aim to develop customized insole products that provide bio-health benefits —including improved gait stability, reduced fatigue, and alleviated joint loading—and to demonstrate new possibilities for additive-manufacturing-enabled personalized healthcare.

소프트 그리퍼는 산업 현장에서 취급이 어렵거나 파손되기 쉬운 물체를 안전하게 다루기 위한 차세대 엔드이펙터로 주목받고 있습니다.

본 연구는 오리가미(Origami) 및 키리가미(Kirigami) 기반의 기계적 메타구조를 활용하여, 구조적 안정성과 유연성을 동시에 갖춘 안전하고 강건하며 적응성이 높은 소프트 그리퍼 개발에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 메타구조 기반 설계는 설계 자유도를 확장함과 동시에, 다양한 형상과 재질을 가진 물체에 대해 신뢰성 있는 파지를 가능하게 합니다.

특히 오리가미 및 키리가미 메타구조의 기하학적 설계 변수는 변형 거동과 강성을 정량적으로 제어할 수 있어, 파지 안정성과 반복성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

이러한 복잡한 기하 구조를 구현하기 위해, 본 연구에서는 제조 가능성과 공정 제약을 고려한 적층제조 고려설계(DfAM) 프레임워크를 기반으로 적층제조(Additive Manufacturing, AM) 공정을 적용하여 소프트 그리퍼를 제작합니다.

개발된 소프트 그리퍼의 성능은 유한요소해석(FEA) 을 통한 구조 해석과 머신 비전 기반의 실험 평가 시스템을 통해 체계적으로 검증됩니다.

궁극적으로 본 연구는 적응형 설계, 체계적인 성능 평가, 그리고 적층제조 기반 제작 기술을 통합하여, 실제 산업 현장에 적용 가능한 지능형 소프트 그리퍼 개발을 목표로 합니다.

Soft grippers have become promising end-effectors for the safe handling of fragile or difficult-to-handle objects in industrial environments. 

We research next-generation soft grippers that provide safe, robust, and adaptive manipulation by using mechanical metastructures such as Origami and Kirigami to expand the design space while ensuring structural stability and flexibility, enabling adaptable grasping of objects with diverse shapes and materials.

The geometric design parameters of Origami and Kirigami based mechanical metastructures enable quantitative control of deformation behavior and stiffness, leading to more grasp stability and repeatability.

To realize the complex geometries of these designs, the soft grippers are fabricated via additive manufacturing (AM) under a DfAM (Design for Additive Manufacturing) framework that considers manufacturability and process constraints.

The performance of the soft gripper is evaluated through structural analysis using FEA (finite element analysis) and a highly reliable machine-vision-based evaluation program.

Ultimately, we aim to develop smart soft grippers for practical deployment by integrating adaptive design, systematic evaluation, and AM-enabled fabrication for reliable industrial manipulation.

다중재료 적층제조 공정은 구조용 폴리머, 전도성 재료, 센서 잉크 등과 같은 기계적 및 전기적 성질이 전혀 다른 재료들을 하나의 공정에서 동시에 성형하는 것을 구현하는 공정 기술입니다.

본 연구에서는 단순한 단일 재료로 된 형상의 제작 공정을 뛰어 넘어, 조립과 후가공을 최소화한 기능성 시스템 구현을 목표로 차세대 다중재료 적층제조 공정을 연구합니다. 이를 통해 기계적 구조와 전기적 기능이 자연스럽게 결합된 제조 방식을 제시하고자 합니다.

연성 엘라스토머, 강성 폴리머, 전도성 및 센서 복합재와 같이 서로 다른 물성을 가진 재료를 단일 적층제조 공정으로 성형하기 위해서는, 재료 간 경계에서의 형상 정확도와 기능적 연속성을 안정적으로 유지하는 것이 중요합니다.

신뢰성 높은 다중재료 적층제조를 구현하기 위해, 본 연구에서는 재료 선택, 적층 순서, 툴패스 전략, 재료 성형 방식을 통합적으로 설계합니다. 이를 통해 자유 형상의 3차원 구조 내부에 내장형 배선, 절연 구조, 센서 요소를 구현합니다.

또한 재료의 점도, 경화 거동, 전기적 퍼콜레이션 특성과 같은 재료 물성을 압출 조건, 경화 타이밍, 층간 결합 등과 같은 공정 변수와 체계적으로 연계하여 공정을 검증합니다. 이러한 접근을 통해 출력 안정성, 재료 계면 신뢰성, 치수 정밀도, 그리고 제조 재현성을 효과적으로 향상시키고자 합니다.

궁극적으로 본 연구는 기계적 구조와 전기적 기능이 통합된 다중재료 적층제조 프레임워크를 확립하고, 센서가 내장된 소프트 시스템과 스마트 제조 응용을 위한 통합형 디바이스 및 모듈 개발을 목표로 합니다.

Multi-material additive manufacturing is a process technology that enables the simultaneous fabrication of materials with fundamentally different mechanical and electrical properties—such as structural polymers, conductive materials, and sensor inks—within a single manufacturing process.

This research goes beyond the fabrication of single-material geometries and focuses on developing next-generation multi-material additive manufacturing processes that enable functional systems with minimal assembly and post-processing, allowing mechanical and electrical functions to be naturally integrated.

The integration of dissimilar material classes—such as soft elastomers, rigid polymers, and conductive or sensing composites—requires maintaining geometric fidelity and functional continuity across material interfaces.

To realize reliable multi-material fabrication, we co-design material selection, deposition sequences, toolpath strategies, and material transition schemes to implement embedded interconnects, insulation, and sensing elements within free-form three-dimensional structures. The process is validated by systematically linking material properties (e.g., viscosity, curing behavior, and electrical percolation characteristics) with process parameters (e.g., extrusion conditions, curing timing, and layer-to-layer registration) to improve fabrication stability, interfacial reliability, dimensional accuracy, and manufacturing reproducibility.

Ultimately, we aim to establish a scalable multi-material manufacturing framework for integrated devices and modules that combine mechanical form and electrical function for applications such as sensor-embedded soft systems and smart manufacturing

웨어러블 디바이스, 로봇, 스마트 헬스케어 분야가 지속적으로 확대됨에 따라, 유연성과 내구성을 동시에 갖춘 촉각 및 압력 센서에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있습니다.

탄소 나노복합재는 실제 환경에서 사용 가능한 유연하면서도 내구성이 우수한 센서 소재로서 높은 잠재력을 지니고 있습니다. 본 연구에서는 DIW(Direct Ink Writing) 기반 제조 공정에 적용하기 위해 탄소나노튜브–PDMS 복합재를 개발하고, 이를 2차원 패턴 센서부터 3차원 체적형 센서까지 다양한 형태의 센서를 구현하는 것을 목표로 합니다.

2차원 센서는 피부 및 필름과 같은 연성·곡면 표면에 밀착될 수 있는 유연 센서로 구현되어, 대면적에 걸친 압력 및 촉각 신호를 안정적으로 측정할 수 있습니다. 이와 함께 3차원 센서는 연속적인 DIW 적층 공정을 통해 내부 기하 구조를 갖는 체적형 구조로 형성되며, 이를 통해 실제 사용 환경에서 다축 하중, 국부 압력, 반복 변형을 효과적으로 감지할 수 있습니다. 더 나아가 출력 안정성, 형상 유지성, 반복 생산 시 성능 변동과 같은 제조상의 과제를 공정 중심으로 접근하여, 안정적이고 재현성 높은 센서 제작 방법을 구축하고자 합니다.

궁극적으로 본 연구는 로봇 파지와 웨어러블 디바이스, 스마트 헬스케어, 산업 안전 모니터링 분야에 적용 가능한 센서 시스템으로 연구를 확장하고, 적층제조 기술을 활용한 맞춤형 센서 제작의 새로운 접근 방식을 제안하고자 합니다.

As wearable devices, robotics, and smart healthcare continue to expand, the demand for tactile and pressure sensors that are both flexible and durable is rapidly increasing.

Carbon nanocomposites offer strong potential as flexible and durable sensor materials suitable for real-world environments. In this research, we develop carbon nanotube–PDMS composites tailored for direct ink writing (DIW)–based manufacturing processes and aim to realize a wide range of sensors, from two-dimensional patterned sensors to three-dimensional volumetric sensors.

Two-dimensional sensors are implemented as flexible sensors that can conformally attach to soft and curved surfaces, such as skin and films, enabling reliable measurement of distributed pressure and tactile signals over large areas. In parallel, three-dimensional sensors are formed through continuous DIW stacking to create volumetric architectures with internal geometry, allowing the sensing of multi-axis loads, localized pressures, and repeated deformations under realistic operating conditions. We also systematically address manufacturing challenges—including printing stability, shape fidelity, and performance variation during repeated production—from a process-oriented perspective to establish reliable and reproducible sensor fabrication methods.

Ultimately, we aim to extend this work toward sensor systems that meet the demands of robotic grasping, wearable devices, smart healthcare, and industrial safety monitoring, and to propose an additive-manufacturing-based paradigm for customized sensor fabrication.

스마트 디바이스의 소형화와 고집적화가 가속되면서, 기존 평면 PCB 기반 전자 기술만으로는 복잡한 3차원 구조와 고도화된 기능 통합 요구를 만족시키기 어려워지고 있습니다.

본 연구는 다중재료 적층제조 기반의 자유로운 3차원 전자회로 성형 기술을 통해, 기존 PCB의 2차원적 제약을 극복하는 것을 목표로 합니다. 회로 설계와 제조 공정을 유기적으로 결합하여, 3차원 공간에서 고정밀 전자회로를 구현할 수 있는 실용적인 제작 방식을 제시하고자 합니다.

즉, 3차원 구조 내부에 회로소자 연결을 위한 배선, 전기적 절연, 접합 구조를 동시에 구현할 수 있는 입체적인 전자회로 성형 공정 개발에 초점을 맞추고 있습니다. 곡면이나 비정형 형상 위에 전자회로를 직접 구현함으로써, 기계적 구조와 전기적 기능을 통합적으로 설계할 수 있는 제조 방식을 제시합니다.

나아가 본 연구는 센싱과 구동, 패키징이 통합된 전자 모듈로 연구 범위를 확장하고, 차세대 디바이스와 스마트 제조 환경에 적용할 수 있는 3차원 전자 제조의 새로운 접근 방식을 제안하고자 합니다.

As smart devices continue to become smaller and more densely integrated, conventional planar PCB-based electronic implementations are increasingly insufficient to meet the demands of complex three-dimensional structures and functional integration.

We investigate three-dimensional free-form electronic circuit forming technologies based on multi-material additive manufacturing (MMAM), aiming to overcome the two-dimensional limitations of conventional PCBs. By integrating circuit design with the manufacturing process, we seek to establish practical methodologies for realizing high-precision electronic circuits in three-dimensional space.

Our research focuses on developing volumetric circuit-forming processes that simultaneously implement interconnects, electrical insulation, and joint features within 3D structures. By directly integrating circuits onto curved or non-standard geometries, we enable the co-design of mechanical structures and electrical functions. We also systematically address multi-material process challenges—such as printing precision, dissimilar-material interface reliability, and structural stability—to achieve reproducible manufacturing with minimal quality variation.

Ultimately, we aim to extend this work toward integrated electronic modules incorporating sensing, actuation, and packaging, and to propose a new paradigm for three-dimensional electronics manufacturing applicable to next-generation devices and smart manufacturing environments.

식품 3D 프린팅은 영양 정보와 재료 배합 비율을 정밀하게 반영하여, 자유로운 형상의 개인 맞춤형 기능성 식품을 구현할 수 있는 유망한 차세대 제조 공정입니다.

본 연구는 영양 성분 구성 뿐만 아니라 식감과 조리 특성을 종합적으로 고려한 레시피를 설계하고, 설계된 배합 비율이 최종 식품에 안정적으로 구현될 수 있도록 식품 3D 프린팅 기술을 고도화하는 데 중점을 둡니다.

본 연구에서는 재료 물성 차이로 인해 발생할 수 있는 압출 안정성, 층간 접합, 형상 유지성과 같은 공정상의 문제를 체계적으로 검토하고, 반복 생산 시 품질 편차를 줄이기 위한 공정 조건과 제조 전략을 정립합니다. 아울러 식품 제조에 필수적인 위생 및 안전 요건을 충족하는 공정 설계도 함께 고려합니다.

나아가 본 연구는 의료식과 고령친화 식품, 스포츠 영양식 등 다양한 수요에 대응할 수 있는 맞춤형 식품 생산 시스템을 확립하고, 영양 설계와 정밀 제조가 결합된 차세대 첨단 식품 산업에서 식품 3D 프린팅의 역할을 확대하고자 합니다.

personalized and functional foods with free-form geometries based on nutritional data and ingredient composition ratios.

We focus on designing recipes that consider not only target nutritional compositions—such as proteins, fats, and carbohydrates—but also texture and cooking characteristics. We also investigate advanced food 3D printing technologies that ensure the designed ingredient ratios are consistently realized in the final products.

We address process-related challenges arising from differences in material properties, including extrusion stability, interlayer bonding, and shape retention, and systematically organize process conditions and manufacturing strategies to minimize quality variations during repeated production. At the same time, we consider process designs that satisfy the hygiene and safety requirements essential for food manufacturing. 

Ultimately, we aim to establish customized food production systems capable of addressing diverse demands such as medical diets, senior-friendly foods, and sports nutrition, and to advance food 3D printing as a core technology of the next-generation advanced food industry integrating nutrition-driven design with precision manufacturing.